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碳纳米纤维因其比表面积大、热稳定性好、耐腐蚀、导电性能优异、环境友好等优良的物理化学性质受到广泛关注,越来越多地被用作活性电极材料,弥补传统电极价格昂贵、环境污染的不足。而无机杂化碳纳米纤维作为碳纳米纤维的增强材料,在结构改性、电化学储能方面的研究还相对较少。本论文利用气流纺丝法和后续的碳热处理手段制备了三维ZrO2、ZrC、ZrN纳米颗粒杂化碳纳米纤维,该纤维均一、稳定、蓬松、柔性,同时表现出优异的回弹性、可折叠的特点。由于-CN与Zr+良好的螯合作用,无机纳米粒子均匀分散在碳纳米纤维中。纤维毡在碳化处理后,无机纳米粒子增韧碳纤维作用显著,加上氮的融入导致结晶阻力减少,机械性能提高,孔隙结构的聚集迎合碳纤维大量缺陷,纤维良好地继承了初始纤维稳定、柔性的完整结构。XRD、FT-IR、TEM等分析手段可以看到初始纤维ZrOCl·8H2O在碳化处理过程中的品型转变:在700℃氩气氛下四方相二氧化锆晶型出现;1100℃的氟气气氛下，ZrC晶型开始出现;1400℃的氮气气氛下ZrN生成。并且随碳热反应温度提高,ZrO2、ZrC、ZrN纳米颗粒直径减小,分散性性高。对ZrO2碳纳米纤维进行氨气吸附表征,杂化碳纳米纤维（ZrO2-CF）的氨气吸附量相比纯碳纳米纤维（CF）提高10倍左右,且提高碳化温度有利于吸附量增加。这是由于相比CF碳化后粘连的结构,ZrO2-CF蓬松、完整且孔隙结构增加。对ZrC、ZrN碳纳米纤维进行锂电电化学性能分析测试,其中ZrN碳纳米纤维（ZrN-CF）的阻抗数值最低,相比CF（300.00Ω）,ZrN-CF（53.00Ω）的阻抗数据减小了5倍左右;在0.1A/g流密度时,ZrN-CF比容可达110mAhg-1,而同样电流密度下，CF比电容为68mAhg-1;此外ZrN-CF的库伦效率也保持在98%～99%之间，循环性能良好。锆的掺杂使带隙能量增加,电子转移速率加大,从而有利于减小纤维电阻，同时，氮元素的引入也降低了电荷转移电阻。最后制备的Zr0.05Ti4.95N碳纳米纤维用作超电并测试其交流阻抗最小为6.00Ω,0.1 A/g电流密度时,比电容可达161F/g,相比TiN碳纳米纤维（11.79Ω，141F/g）,CF（100.00Ω，109F/g）,电化学性能均有提高。通过对Zr、Ti无机杂化碳纳米纤维的结构及电化学性能研究,优化无机杂化碳纳米纤维的结构性能,以期拓展其未来在柔性储能材料中的应用。